Kodex: Fra kobber til lys
“Jeg mener, vi er på slutningen af kobber,” siger Chris Sharp, teknologichef hos datacenterbeskytteren Digital Reality. Han taler ikke om, at kobber løber ud – men at industrien bruger mindre af det.
Et typisk datacenter på omkring 100 megawatt bruger cirka 400 tons kobber årligt. Det meste går til elektrisk infrastruktur og kølesystemer, men op til 70 tons bruges til selve servermaskinerne, og op til 20 tons til netværkskabling mellem dem. Det er netop denne “spaghettisamling” af kabler imellem processorer og GPU’er, som skal erstattes.
“Ledningerne mellem GPU’erne, CPU’erne og hele computerne er det, der bremser os,” forklarer Sharp. Data transporteres normalt som elektroner gennem kobbertråde, men forskere og virksomheder ønsker at bruge lys i form af fotoner i stedet.
Fotoner bruger mindre energi end elektroner
Fiberoptik har været brugt til langtdistancekommunikation i årtier – sandsynligvis også til at få denne artikel frem til dig. Men nu ønskes teknologien ind i selve datacentrene gennem det, som kaldes fotoniksystemer. Optiske komponenter forbindes direkte til elektriske dele, nogle gange på computerchipsene selv.
Den afgørende fordel: Lys producerer ikke varme som elektricitet. Mindre varme betyder mindre energi til køling. “Du kan spare så meget energi,” siger Callum Littlejohns, vicedirektør hos siliciumbriljansfabrikken Cornerstone Labs. Desuden kan flere datastrømme transmitteres ned gennem samme kanal, hvilket øger kapaciteten.
Peter O’Brien, forskningschef for fotonikpakning og systemintegration ved Irlands Tyndall Research Institute, bekræfter, at akademiske og kommercielle virksomheder har arbejdet med fotoniksystemer i årevis. Teknologien står nu klar til at springet fra laboratorium til bred anvendelse. “Der sker en slags nulstilling med optik og fotoniksystemer,” siger O’Brien.
Nvidia bakker teknologien – men fabrikationen er kompleks
AI-chipgiganten Nvidia har støttet teknologien, og det hjælper omdømmemæssigt. Men overgangen til fotoniksystemer er ikke ligetil. Den kombinerer forskellige ingeniørtraditioner og forsyningskæder, og omkostningerne skal stadig ned.
“Vi er blevet rigtig dygtige til at sænke omkostningerne på den elektriske side – hvordan man designer det, producerer det, tester det og implementerer det,” siger Andrew Wheeler, vicepræsident hos Hewlett Packard Labs. Men han understreger, at industrien stadig arbejder på at reducere udgifterne på fotonics-siden.
En del af problemet er, at forskellige dele af fremstillingsprocessen ligger spredt rundt om i verden. Slutmontering sker for eksempel i såkaldte “packaging houses” i Taiwan. Et andet problem er, at selvom optiske netværksenheder genererer langt mindre varme, er andre datacenterdele stadig meget varme – og optiske komponenter er ekstremt følsomme for temperaturudsving. Det rejser pålidelighedsproblemer, medmindre operatører og fabrikanter kan holde sig inden for strenge termiske grænser.
Nyt arbejdskræft og langsigtet vision
Selvom optiske netværk kan transmittere data næsten med lysets hastighed, vil installation og vedligeholdelse stadig foregå i menneskeligt tempo. Netværksdesignere, feltingeniører og installatører skal lære helt nye færdigheder. Sharp påpeger for eksempel, at “med fiberoptik kan man ikke tage stramme sving. Der er små nuancer i, hvordan man strukturerer det.”
De fulde fordele af optiske netværk kan kun realiseres, når lys bruges ikke blot til datatransport, men også til databehandling, argumenterer Ofer Shapiro, CEO hos optikselskabet Resolight.ai. Han foreslår at erstatte traditionelle elektroniske netværkswitche med helt optiske enheder – så data forbliver i det optiske domæne hele vejen gennem systemet, hvilket sparer endnu mere energi.
Men det ligger i fremtiden. For nu arbejder virksomheder på at skalere fotoniks-fabrikationen op. Littlejohns påpeger interessant, at fotoniks-komponenter er større end siliciumkomponenter i computerchips – hvilket betyder, at man kan genbruge ældre siliciumfabrikationsudstyr fra tidligere processorled. Et af Cornerstones værktøjer kommer fra en tidligere Intel-produktionslinje, der gjorde Pentium 4-chips ved årtusindeskiftet. “Vi ved, vi kan lave det i enorm skala, og derfor er det sådan en interessant teknologi, fordi det kan understøtte mange applikationer,” afslutter Littlejohns.